aplicaciones de la biotecnologÍa en la producciÓn de …. sesiones... · hortalizas zanahoria,...
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¿QUÉ ES BIOTECNOLOGÍA?
La utilización de organismos vivos para obtener determinados productos o para realizar determinados procesos
La utilización de determinadas técnicas para modificar genéticamente células vivas, para que sinteticen nuevas sustancias o realicen nuevas funciones
BIOTECNOLOGÍA TRADICIONAL
BIOTECNOLOGÍA MODERNA
1953
Descubrimiento de la estructura del ADN
Primer fragmento de ADN clonado
1973
EVOLUCIÓN DE LA BIOTECNOLOGÍA MODERNA
1977
Primer gen humano clonado
Aprobación de la insulina obtenida por
ingenería genética
1982
Reacción de la polimerasa en cadena
1986
Aprobación del primer enzima modificado por ingeniería genética de
uso alimentario
1988
TÉCNICAS DE INGENIERÍA GENÉTICA
ADN ARNm PROTEÍNASTranscripción Traducción
•Aumentar la cantidad de una proteína o metabolito producido por un organismo.
•Permitir que un organismo sintetice una proteína o metabolito que originalmente no producía.
•Bloquear la producción de una proteína o metabolito.
ENZIMAS DE RESTRICCIÓN
G GATCC
CCTAG G
BamHI
A AGCTT
TTCGA AHindIII
G AATTC
CTTAA G
EcoRI
Fragmentos de ADN
Enzimas de restricción
Ligasa
ADN aislado
Vector
Digestión con enzimas de restricción
ADN ligasa
ADN recombinante
Transformación
Célula que contiene la mólecula de ADN recombinante
CLONACIÓN DE UN GEN
BIOTECNOLOGÍA EN AGRICULTURA
AGRONÓMICAS•Resistencia a plagas e infecciones•Tolerancia a herbicidas•Aumento en la producción y rendimiento
•Modificación de las proteínas en cereales y leguminosas•Modificación de la composición en lípidos
NUTRICIONALES
•Prevención de cambios bioquímicos postcosecha•Modificación de componentes•Modificación del color, sabor y aromas
TECNOLOGÍA DE ALIMENTOS
OBJETIVOS DE LA MODIFICACIÓN GENÉTICA DE PLANTAS
• Obtención de plantas resistentes a enfermedades
• Plantas resistentes a plaguicidas para eliminar malas hierbas
• Plantas resistentes a ambientes desfavorables
• Obtención de frutos más grandes y atractivos
• Flores de colores variados
• Plantas que produzcan nuevas sustancias
PLANTAS MANIPULADAS GENÉTICAMENTE
Cereales Trigo, Centeno, Cebada, Maíz, Arroz
Hortalizas Zanahoria, Tomate, Berenjena, Espárragos, Lechuga, Guisantes, Coliflor, Col, Pepino
Frutas Manzana, Uva, Pera, Fresa, Papaya
Tubérculos y legumbres
Patata, Judías, Soja
Flores Jardinería
Suspensión células vegetales
+
A. tumefaciens recombinanteCallos
transformados
Planta transgénica
TRANSFORMACIÓN DE PLANTAS
Plántula
TRANSFORMACIÓN DE PLANTAS
Agrobacterium tumefaciens• Bacteria que infecta habitualmente a las plantas.
• Inserta una pequeña pieza de su ADN en el ADN de la planta huesped.
• Desordena la expresión normal de los genes de la planta.
VECTOR Ti
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Resistencia al glifosato: herbicida que inhibe específicamente al EPSP-sintasa5-Enol-Piruvil-Sikimato-3-Phosphato-sintasa
Resistencia a insectos mediante la inserción de un gen que sintetiza Bt (endotoxina de naturaleza proteica)
Resistencia a las bajas temperaturas mediante la inserción de un gen que sintetiza proteínas con propiedades anticongelantes
• APLICACIONES AGRONÓMICAS
SOJA
APLICACIONES EN TECNOLOGÍA DE LOS ALIMENTOS
• Mejora de la viscosidad de la pulpa del tomate• Maduración completa del fruto en la planta• Mejora en el transporte y almacenamiento
OCH3 OCH3
POLIGALACTURONASAS
• Modificación de la cantidad de almidón• Modificación del grado de ramificación (amilosa+ amilopectina)• Inhibición del pardeamiento enzimático
ARNm ANTISENTIDO
ATCGTGA
TAGCACT
ARN m
PROTEINA
TCACGAT
AGTGCTA
ARN m ANTISENTIDO
ARNm complementarios
MODIFICACIÓN DE LA COMPOSICIÓN NUTRICIONAL
• Modificación de la fracción lipídica de semillas oleaginosas
• Modificación de proteínas en cereales y legumbres
SOJA
NUEZ DE BRASIL
SOJA TRANSGÉNICA rica en metionina
• Modificación de la composición en vitaminas y otros micro-nutrientes de interés
BIOTECNOLOGÍA EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Microorganismos modificados genéticamente para su uso en la elaboración de productos fermentados (pan, vino, cerveza, embutidos)
Microorganismos modificados genéticamente que sintetizan enzimas, aditivos alimentarios y otros ingredientes
MICROORGANISMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE
Levadura modificada genéticamente que produce de un 20% a un 30% más de CO2
ELABORACIÓN DEL PAN
Levadura modificada genéticamente para hidrolizar dextrinas, aumentando la producción de alcoholELABORACIÓN DE
LA CERVEZA
ELABORACIÓN DEL VINO
Gen insertado EfectoK1 toxina Confiere ventajas de supervivencia
a la levadura inoculadaß-(1,4) endoglucanasa Aumenta aromas frutalesEnzima málico Favorece la fermentación
maloláctica
Levaduras modificadas genéticamente con caracte-rísticas de interés para la industria vitivinícola
ENZIMAS EN LA INDUSTRIA ALIMENTARIA
Industria alimentaria
Detergentes
Otros
Obtención de almidones modificadosIndustrias queserasDerivados de frutas y vegetalesProductos de panaderíaProducción de bebidas alcohólicas
62%
33%
5%
QUIMOSINA
•La forma comercial no contiene ningún material de origen microbiano (células, material genético)•No se distingue de la quimosina convencional•Es mucho más económica y de actividad más homogénea•Admitida por determinadas religiones y por lacto-ovo-vegetarianos
• INDUSTRIA QUESERA
PRODUCCIÓN DE EDULCORANTES
ALMIDÓN
DEXTRINAS
GLUCOSA
FRUCTOSA (HFS)
Amilasas B. subtilis MG B. stearothermophilus
Glucosa isomerasa Modificación de proteínas a través de la ingeniería genética
PRODUCTOS TRANSGÉNICOS AUTORIZADOS
Producto Característica
Tomate Mayor resistenciaQuimosina Elaboración de queso
Levadura para panificación Producción mayor y más rápida de CO2Levadura para cervecería Mayor producción de etanolAmilasas Mayor estabilidad a la temperaturaSoja, maíz, colza Resistente a un herbicida (glifosato)
Verificación de la seguridad del tomate FLAV SAVR
previa a su autorización
1. Las concentraciones de sustancias tóxicas naturales no son superiores en los tomates tránsgénicos.
2. Las concentraciones de vitaminas A y C no son diferentes de las presentes en la especie de tomate de partida.
3. No existe evidencia que puedan transferirse genes desde vegetales a microorganismos de la biota intestinal.
4. No se han incluido genes ajenos a la planta que codifiquen nuevas proteínas
QUIMOSINA
• La forma comercial no contiene ningún material de origen microbiano (células, material genético).• No se distingue de la quimosina convencional.• Es mucho más económica y de actividad más homogénea.• Admitida por determinadas religiones y por lacto-ovo-vegetarianos.
• INDUSTRIA QUESERA
Posibilidades de la producción de transgénicos
• Patatas contra diarreas por E.coli
• Plátanos contra la hepatitis
• Patatas contra la hemorragia vírica delconejo
• Algodón azul
• Maíz, Algodón y Patata resistentes a herbicidas
• Césped campos de golf resistente a herbicidas
• Trigo resistente a nematodos
• Tomates resistentes a Fusarium
• Sorgo resistente a insectos y hongos
• Vacunas comestibles
Posibilidades de la producción de transgénicos
PIMIENTOS AZULES
PIMIENTOS AMARILLOS
GUINDILLAS CUADRADAS
Posibilidades de la producción de transgénicos
Producción de transgénicos1999 y 2010Hectáreas / millones
Soja 15Maíz 9 1999Algodón 3 30,3 Colza 3Patatas 0.3
74% EE.UU.16% Argentina9% Canada1% .................
ESPAÑA – 124 Cultivos autorizados
FRANCIA – PLAN GENOPLANTE 35.000 millones
Producción de transgénicos1999 y 2010Hectáreas / millones
Soja 15Maíz 9 1999 2010Algodón 3 30,3 141Colza 3Patatas 0.3
74% EE.UU.16% Argentina9% Canada1% .................
ESPAÑA – 124 Cultivos autorizados
FRANCIA – PLAN GENOPLANTE 35.000 millones
Países que producen transgénicos (2010)
Hectáreas / millonesEE.UU. 67Brasil 25Argentina 23India 10Canadá 9China 4Paraguay 3